JP3842451B2 - ディーゼルエンジン - Google Patents
ディーゼルエンジン Download PDFInfo
- Publication number
- JP3842451B2 JP3842451B2 JP28365198A JP28365198A JP3842451B2 JP 3842451 B2 JP3842451 B2 JP 3842451B2 JP 28365198 A JP28365198 A JP 28365198A JP 28365198 A JP28365198 A JP 28365198A JP 3842451 B2 JP3842451 B2 JP 3842451B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- injection
- fuel
- exhaust
- diesel engine
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
- F02D41/402—Multiple injections
- F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
- F02D41/402—Multiple injections
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼルエンジンに係り、特に、燃焼室におけるNOxの生成を抑制しつつ、黒煙の排出量を低減して燃費を改善することができるディーゼルエンジンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの燃焼室で生成されるNOxを低減するためには、燃料の噴射時期を遅らせるタイミングリタードを行なうことが効果的である。また、黒煙の排出量を減少させるためには燃料の噴射圧力を高くし、あるいは、リエントラント型の燃焼室を採用することが有効であるとされてきた。
【0003】
ところが、タイミングリタードを行なって排気中のNOxを低減させると、黒煙の排出量が増加するとともに燃費が悪化する懸念がある。一方、高圧噴射においては、燃料の微粒化が改善されて黒煙の排出が減少するにも拘らず、燃焼温度が上昇してNOxの排出量が増加してしまう。
【0004】
かかる事態の回避策として、予混合圧縮着火方式のディーゼルエンジンが近年提案されている。この従来の予混合圧縮着火方式のディーゼルエンジンは、圧縮行程の初期に燃料を噴射し、圧縮行程の進行にともなって気化させて最終的に自然発火により着火燃焼させるものであり、均一な希薄混合気が燃焼に供されるために、NOxの生成を抑制しつつ黒煙の排出量を削減することができる利点がある。
【0005】
しかしながら、圧縮行程の初期に燃料を噴射するようにしたこれまでの予混合圧縮着火方式のディーゼルエンジンにおいては、着火性の悪い特殊な燃料を、特別な構成の噴射装置を用いて供給する必要性があるにも拘らず、特定の負荷・回転領域でしかエンジンを運転することができない。このために、負荷および回転領域が広い車両用エンジンに上記予混合圧縮着火方式を適用することは実質的に不可能であるとされていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、NOxの生成を抑制しつつ黒煙の排出量を低減して燃費を改善することができるディーゼルエンジンを提供することを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、コントローラにより制御される噴射ノズルを設け、該噴射ノズルにより予備噴射と主噴射を行なわせることにより、予備噴射による混合気中に主噴射を行なわせるようにしたディーゼルエンジンにおいて、排気行程の中期から排気上死点に至るまでの間に排気弁を閉弁させる手段を設けるとともに、排気弁の閉弁によ り燃焼室に残された排気が排気行程の進行にともなって圧縮されて温度上昇した状態において吸気弁が開弁するまでの間に予備噴射を行なわせるコントローラを設けたことを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係るディーゼルエンジンの一実施形態を示す全体構成図であり、燃料タンク1にプレフィルタセジメント2、フィードポンプ3およびフューエルフィルタ4を介してサプライポンプ5を接続している。
【0009】
また、前記サプライポンプ5の吐出口を、逆止弁6を介してコモンレール7に接続するし、エンジンの燃焼室に設けた噴射ノズル8を、フローリミッタ9を介してコモンレール7に接続して蓄圧式の燃料噴射装置を構成するとともに、排気行程の中期から排気上死点までの間に排気弁を閉弁させる手段を設けている。
【0010】
10はサプライポンプ5から吐出される燃料の圧力を所定値に保持させる電磁スピル弁、11はリリーフ弁、12はコモンレール7の燃料圧力の上限値を制限するプレッシャリミッタ、13は噴射ノズル8に設けた電磁三方弁であり、エンジンのクランク軸14に設けた回転センサ15、気筒判別センサ16の出力信号に加えて、アクセルセンサ17およびコモンレール7に設けた圧力センサ18の出力信号と、吸気温度あるいは気圧などで代表されるその他の制御情報をコントローラ19に供給している。
【0011】
コントローラ19は、上記各種の制御情報など応答する制御信号を電磁スピル弁10および電磁三方弁13にそれぞれ供給することにより、サプライポンプ5の稼働を制御するとともに、噴射ノズル8から燃焼室に供給される燃料の量および供給時期を最適制御する。
【0012】
また、前記コントローラ19は回転センサ15およびアクセルセンサ17から出力された信号に基づいてエンジンの運転状態を判断する。そして、排気弁の閉弁から吸気弁が開弁するまでの間、すなわち、排気弁の閉弁により燃焼室に閉じこめられた排気が排気行程の進行にともなって圧縮されて温度上昇した状態において予備噴射信号を出力するとともに、圧縮上死点の近傍において主噴射信号を出力して予備噴射および主噴射をそれぞれ行なわせる。
【0013】
上記のような構成になるディーゼルエンジンにおいて、排気弁の閉弁により燃焼室に残された排気が排気行程の進行にともなって圧縮されて温度上昇した状態において吸気弁が開弁するまでの間に予備噴射信号が出力されるために、噴射ノズル8から燃焼室に燃料が噴射(予備噴射)される。なお、このようにして行なわれる予備噴射は、総噴射量の3〜20%の燃料が噴射されるが、エンジンの特性あるいは運転状態などに応じて予備噴射の噴射量と主噴射の噴射量の比率を設定することが望まれる。
【0014】
上記のようにして圧縮状態の排気中に噴射された予備噴射燃料は、温度上昇した排気との接触により噴射直後に速やかに気化して排気との均一な混合気を形成する。なお、このようにして生成される希薄混合気中には排気が混入して内部EGR効果をもたらすために、圧縮上死点の近傍で行なわれる主噴射で予備噴射燃料による希薄混合気および主噴射燃料の燃焼温度が低下してNOxの生成を抑制する。
【0015】
続いて、吸気弁の開弁にともなって燃焼室に新気が導入されると、燃料と燃焼ガスの混合気の温度が低下して燃料蒸気が凝縮する。しかしながら、その液滴径はきわめて小さなものであり、空間的不均一性が小さい。このために、温度の低下にともなって凝縮した燃 料の液滴が圧縮行程で圧縮されて再び蒸発した際にも予混合気の均一性が高く保たれることになり、吸入行程において燃焼室に導入された新気による希釈作用により、燃焼室には当量比1を下回る均一な希薄混合気が形成される。
【0016】
また、上記のような希薄混合気中には排気が混入して内部EGR効果をもたらすために、圧縮上死点の近傍で行なわれる主噴射による燃焼温度が低下してNOxの生成が抑制される。また、このように排気行程の中期から排気上死点に至るまでの間に排気弁を閉弁させて内部EGR効果を得るようにした場合においても、予備噴射燃料により形成される希薄混合気には余剰の酸素を含むものであるから黒煙が発生することはなく、予備噴射による燃料噴霧が温度上昇した排気との接触で速やかに気化されるために、予備噴射燃料の噴霧がシリンダライナ壁に付着することによる燃焼率の低下とオイルへの混入が予防される。
【0017】
また、上記のようにして形成された希薄混合気中には排気が混入しているものの、余剰の酸素を有しているためにすすの発生がなく、しかも、当量比が大きいために圧縮にともなう発熱の度合が低くて着火し難い特徴を有している。このために、ピストンが圧縮上死点の近傍まで上昇して温度がより高くなった場合にも自己着火することがなく、希薄混合気が自己着火したとしても当量比が小さいために、NOxおよび煙はほとんど生成されない。
【0018】
圧縮上死点の近傍においてコントローラ19から主噴射信号が出力されると、噴射ノズル8が開弁して希薄混合気中に残りの燃料を噴射する。このようにして噴射された燃料は、圧縮により温度上昇した希薄混合気との接触で速やかに気化して自己着火し、予備噴射燃料による希薄混合気および主噴射燃料を一気に燃焼させる。このとき、予備噴射燃料により形成されていた希薄混合気は、余剰の酸素を含むものであるから黒煙の発生が抑制される。
【0019】
ところで、予備噴射燃料による希薄混合気は熱容量が大きいために、予備噴射燃料を含まない空気のみを圧縮した場合に対比して圧縮による発熱の度合が低くなる。このために、主噴射にともなう燃焼温度が低くなり、NOxの生成が抑制される。なお、予備噴射燃料による希薄混合気が着火した場合は、この着火により発生した燃焼ガスがいわゆる内部EGR効果をさらに高くするために、NOxの生成の抑止効果がより高くなるものであり、いずれにしても燃焼にともなうNOxの生成が効果的に抑制される。
【0020】
図2は噴射ノズルの開閉特性図であり、コントローラ19により制御される噴射ノズルは、排気弁の閉弁から吸気弁が開弁するまでの間に予備噴射を行ない、圧縮上死点の近傍で主噴射を行なうことを示している。
【0021】
なお、上記実施形態においては1回の予備噴射を行なう場合について説明しているが、予備噴射を複数回に分割して行なわせることにより、予備噴射された燃料の到達距離をより小さくしてシリンダライナ壁への付着を回避することができるものであり、エンジンの特性もしくは運転状態などに応じて吸入行程の初期から圧縮行程の中期までの間に1回ないし複数回の予備噴射を二次的に行なわせて予備噴射の噴射量と主噴射の噴射量の比率を最適制御することもできる。
【0022】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明は、排気弁の閉弁により燃焼室に残された排気が排気行程の進行にともなって圧縮されて温度上昇した状態において吸気弁が開弁するまでの間に予備噴射を行なわせるようにしているために、予備噴射燃料の気化性能を高くして均一な希薄混合気を生成することができるとともに、希薄混合気中への排気の混入による 内部EGR効果と相まってNOxの発生をより確実に抑制しつつ黒煙の排出量を低減して燃費を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るディーゼルエンジンの一実施形態を示す全体構成図である。
【図2】 図1に示した噴射ノズルの開閉特性図である。
【符号の説明】
1 燃料タンク
2 プレフィルタセジメンタ
3 フィードポンプ
4 フューエルフィルタ
5 サプライポンプ
6 吐出弁
7 コモンレール
8 噴射ノズル
9 フローリミッタ
10 電磁スピル弁
11 リリーフ弁
12 プレッシャリミッタ
13 電磁三方弁
14 クランク軸
15 回転センサ
16 気筒判別センサ
17 アクセルセンサ
18 圧力センサ
19 コントローラ
Claims (1)
- コントローラにより制御される噴射ノズルを設け、該噴射ノズルにより予備噴射と主噴射を行なわせることにより、予備噴射による混合気中に主噴射を行なわせるようにしたディーゼルエンジンにおいて、排気行程の中期から排気上死点に至るまでの間に排気弁を閉弁させる手段を設けるとともに、排気弁の閉弁により燃焼室に残された排気が排気行程の進行にともなって圧縮されて温度上昇した状態において吸気弁が開弁するまでの間に予備噴射を行なわせるコントローラを設けたことを特徴とするディーゼルエンジン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28365198A JP3842451B2 (ja) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | ディーゼルエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28365198A JP3842451B2 (ja) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | ディーゼルエンジン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000110646A JP2000110646A (ja) | 2000-04-18 |
JP3842451B2 true JP3842451B2 (ja) | 2006-11-08 |
Family
ID=17668293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28365198A Expired - Fee Related JP3842451B2 (ja) | 1998-10-06 | 1998-10-06 | ディーゼルエンジン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3842451B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001193463A (ja) * | 1999-10-29 | 2001-07-17 | Yanmar Diesel Engine Co Ltd | 直接噴射式ディーゼル機関 |
JPWO2002066813A1 (ja) * | 2001-02-20 | 2004-06-24 | いすゞ自動車株式会社 | ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法と排気ガス後処理装置の再生制御方法 |
JP4122803B2 (ja) * | 2002-03-12 | 2008-07-23 | トヨタ自動車株式会社 | ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置 |
JP4075588B2 (ja) | 2002-11-26 | 2008-04-16 | いすゞ自動車株式会社 | ディーゼルエンジン |
JP2006328999A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Yanmar Co Ltd | 予混合圧縮自着火式内燃機関 |
-
1998
- 1998-10-06 JP JP28365198A patent/JP3842451B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000110646A (ja) | 2000-04-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11371449B1 (en) | Port injection system for reduction of particulates from turbocharged direct injection gasoline engines | |
US6213086B1 (en) | Combustion engine | |
US6401688B2 (en) | Auto-ignition combustion management in internal combustion engine | |
US6505601B1 (en) | Method for operating a reciprocating-piston internal combustion engine | |
JPH09158810A (ja) | ディーゼルエンジン | |
JPH11236848A (ja) | 圧縮着火式内燃機関 | |
KR20120058502A (ko) | 내연 기관을 작동시키기 위한 방법 | |
JP2000120457A (ja) | ディーゼルエンジン | |
JP2002180881A (ja) | ディーゼルエンジンの燃焼制御装置 | |
JP3812292B2 (ja) | 内燃機関 | |
JP3842451B2 (ja) | ディーゼルエンジン | |
JP4506001B2 (ja) | ディーゼルエンジンの燃料噴射装置 | |
JPH10141124A (ja) | ディーゼルエンジン | |
US5522359A (en) | Method of operating a diesel engine, and diesel engine | |
JPH11107792A (ja) | 予混合圧縮着火式エンジン | |
JP2000265891A (ja) | 筒内噴射制御装置 | |
JP2003120388A (ja) | 内燃機関の運転方法、コンピュータプログラム、制御装置および内燃機関 | |
JP2002038995A (ja) | ディーゼルエンジンの燃料噴射装置 | |
JP2000145522A (ja) | ディーゼルエンジンの制御装置 | |
JP2000297682A (ja) | 筒内噴射式内燃機関 | |
CN1097156C (zh) | 内燃机燃油的喷射方法 | |
JP2002322922A (ja) | ディーゼルエンジン | |
JP2002276368A (ja) | 圧縮自己着火内燃機関 | |
JPH06200837A (ja) | Egr装置を備えたアルコールエンジン | |
JP2002030935A (ja) | 圧縮自己着火式内燃機関および燃料供給装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051003 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060214 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060410 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060509 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060608 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20060714 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060808 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060810 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100818 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100818 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110818 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120818 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |